Pedal Gas Kompak Menghasilkan Energi Puluhan Miliar Elektron Volt Dengan Membiarkan Elektron Berselancar di Gelombang Laser

Pedal gas partikel memiliki potensi besar untuk aplikasi semikonduktor, pencitraan dan terapi medis, serta penelitian material, energi, dan medis. Namun pedal gas tradisional memerlukan ruang yang besar untuk pengoperasiannya, sangat mahal, dan hanya tersedia di beberapa laboratorium nasional dan universitas. Menurut edisi terbaru jurnal Matter and Radiation in Extreme Conditions, tim peneliti termasuk Universitas Texas di Austin telah mendemonstrasikan pedal gas partikel kompak dengan panjang kurang dari 20 meter yang disebut Advanced Laser Tail Field Accelerator, yang menghasilkan berkas elektron dengan energi 10 miliar elektron volt.
Saat ini hanya ada dua pedal gas di AS yang dapat mencapai energi elektron setinggi itu, namun keduanya memiliki panjang 3 kilometer. Kini, para peneliti dapat mencapai energi setinggi itu di dalam ruangan dalam jarak 10 sentimeter.
Pedal gas bidang bangun laser didasarkan pada prinsip menembakkan gas helium dengan laser yang sangat kuat yang memanaskannya menjadi plasma dan menciptakan gelombang yang menjatuhkan elektron dari gas, sehingga menciptakan berkas elektron berenergi tinggi. Konsep ini telah dipublikasikan secara luas sejak diusulkan pada tahun 1979.
Kali ini, kemajuan utama tim peneliti bergantung pada nanopartikel. Laser tambahan menyerang pelat logam di dalam kamar gas, yang menyuntikkan aliran nanopartikel logam yang meningkatkan energi yang ditransfer dari gelombang ke elektron.
Laser, seperti perahu yang meluncur di permukaan danau, meninggalkan gelombang, dan elektron mengendarai gelombang plasma ini seperti gelombang peselancar. Para peneliti membandingkan hal ini dengan sulitnya seorang peselancar memasuki gelombang yang tidak terkendali, sehingga biasanya perahu motor akan menyeret peselancar tersebut ke dalam gelombang. Pada pedal gas baru, nanopartikel setara dengan perahu motor, melepaskan elektronnya pada titik dan waktu yang tepat, sehingga semuanya dapat "berselancar" di ekor gelombang.
Dalam percobaan mereka, para peneliti menggunakan salah satu laser berdenyut paling kuat di dunia, Texas Tile Laser, yang memancarkan gelombang cahaya sangat kuat sekali dalam satu jam, namun hanya berlangsung selama 150 femtodetik.
Tim tersebut saat ini sedang menjajaki penggunaan pedal gas mereka untuk berbagai tujuan, seperti menguji kemampuan elektronik luar angkasa untuk menahan radiasi, memotret bagian dalam 3D dari desain chip, dan bahkan mengembangkan terapi kanker baru dan teknik pencitraan medis tingkat lanjut.
Pedal gas juga dapat digunakan untuk menyalakan laser elektron bebas sinar-X, perangkat yang dapat mengambil film gerak lambat dari peristiwa berskala atom atau molekul seperti interaksi sel obat, perubahan di dalam baterai yang menyebabkan kebakaran. awalnya, reaksi kimia di dalam panel surya, dan cara protein virus berubah bentuk saat menginfeksi sel.